Electroniclovers によるソリッド ステート リレー (SSR) の紹介

ソリッド ステート リレー SSR とは?

ソリッド ステート リレー (SSR) は、制御端子間に小さな外部電圧が印加されるとオンまたはオフに切り替わる非接触スイッチとして機能します。電子デバイスは、固体電気素子で構成されています。無接点・無火花でオン・オフできます。 SSR には可動部品がないため、電気機械式リレーよりもはるかに高速に切り替えることができます。この同じ理由により、長持ちし、メンテナンスが少なくて済みます。

電磁リレーに対する SSR の利点:

前述のソリッド ステート リレーは長持ちし、デバイスの磨耗の原因となる可動部品がないため、メンテナンスの必要が少なくなります。また、SSR は信頼性が高く、寿命が長く、スイッチング速度が速く、サイズが小さくなっています。

ソリッド ステート リレーの用途:

ソリッド ステート リレーにはさまざまな用途があります。たとえば、CNC マシン (コンピューター数値制御マシン)、リモート制御システム、および自動化された産業用デバイスで広く使用されています。これらには、化学、医療、食品および飲料、プラスチック、包装、照明など、あらゆる種類の産業が含まれます。また、モーションコントロールデバイスでも使用されます。

ソリッド ステート リレーのしくみ

ここでは、ソリッド ステート リレーの背後にある基本的な動作原理について説明します。まず第一に、SSR はその用途に基づいて、AC SSR と DC SSR の 2 つのタイプに分けることができます。

AC SSR を例に取り、SSR の背後にある動作原理を理解します。 SSRの本体は、カップリング回路、トリガー回路、ゼロクロス制御回路、スイッチング回路で構成されています。 SSR自体には、入力端子が2つ、出力端子が2つしかありません。

入力端子にわずかな電圧を加えるだけで、SSRは出力端子のオン/オフ状態を制御できます。カップリング回路は、入力端子と出力端子の間にチャネルを提供しますが、入力端子と出力端子の間の電気的接続を遮断して、出力が入力に影響を与えないようにします。カップリング回路には動作感度が良く、応答速度が速く、高入出力電圧に耐えられる光カプラを使用しています。入力端子には負荷として発光ダイオードを使用しています。コンピュータの出力インターフェースに直接接続できるため、論理レベル「1」と「0」で制御できます。

次に、トリガー回路を使用して、スイッチング回路を駆動するための目的のトリガー信号を生成します。ゼロ交差制御回路を使用して、発生した可能性のある無線周波数干渉を制御します。また、高調波の干渉や電力網の汚染も防ぎます。

次に、電源からのサージやスパイクによるスイッチング部品のトライアックへの衝撃や干渉を防ぐためのスナバ回路です。さて、DC SSRについて言えば、内部にゼロクロス制御回路やスナバ回路がなく、スイッチング部品には通常、大きなパワートランジスタが使われています。ただし、動作原理は同じです。

アプリケーションに最適な SSR を選択する方法:

1:ロード タイプ

まず、負荷の種類を決定します。抵抗負荷タイプは、電気エネルギーを熱と光 (発熱体や電球など) に変換します。このタイプの負荷は、多くの場合 8.33 ミリ秒未満で電圧正弦波の最初のゼロ交差で出力がアクティブになるゼロ交差 SSR で切り替えるのが最適です。ソレノイド、コイル、ポンプなど、電流の変化に抵抗する誘導性負荷を使用できます。インスタントオン SSR は、制御電圧を印加した直後に、多くの場合 0.35 ミリ秒未満でアクティブになります。トランスなどのより重い誘導負荷タイプは、ピーク スイッチング SSR でスイッチングする必要があります。これらの SSR では、SSR のライン電圧の最初のピークで出力がアクティブになります。あまり一般的ではない容量性負荷について話すと、それらは電圧の変化に抵抗し、フラッシュバルブのような急速な充電および放電の状況で部分的に見られます.

2:極数

次に、負荷に接続されている電圧の極またはラインの数を決定します。 DC 負荷を使用している場合は、単極 VDC SSR が必要です。一方、単相 AC 負荷の場合は、単極 VAC SSR が必要です。また、三相 AC 負荷を使用している場合は、2 極または 3 極のソリッド ステート リレーを介して AC 電圧の 2 極または 3 極を切り替えるかどうかを検討してください。

3:負荷電圧と電流

次に、負荷の最大 AC または DC 電圧と電流を決定する必要があります。これらは、モーター、ヒーター、またはその他のデバイスの仕様で見つけることができます。 SSR は通常、120 または 240 VAC、または AC 負荷の 3 相アプリケーションの場合は 208、240、480、または 600 VAC で 1 相を切り替えます。

4:制御電圧または入力信号

ここで、負荷をオンにして電圧をドロップアウトするために必要な制御電圧を決定する必要があります。この電圧を下回ると、負荷はオフになります。これらの電圧が SSR を制御します。 SSR には 1 つの固定コントローラー電圧がありません。代わりに、VAC、VDC またはデュアル VAC、VDC を含む入力範囲があります。負荷を比例的に制御する必要がある場合は、正しいソリッド ステート リレーを選択するために追加の仕様が必要になります。これは、0 ～ 10 VDC または 4 ～ 20 mA の制御信号によって行われます。また、負荷とアプリケーションに最適な出力スイッチング タイプを決定する必要があります。

5:周囲温度

次に、周囲温度を決定します。 SSR の最大電流定格は、取り付け時の周囲温度によって異なります。温度が高くなると、SSR の電流定格が低下する可能性があります。最適な性能を確保するために、通常、多くの SSR にはヒートシンクが必要です。適切な種類のヒートシンクを指定するには、周囲温度と取り付け方向を知っておく必要があります。

6:取り付けタイプを選ぶ

SSR は、さまざまな取り付け構成で利用できます。 PCB マウント SSR は、スペースと熱放散の制約が少ないため、限られた負荷サイズを使用します。シャーシ マウント SSR は、SSR の電流定格を達成するためにヒートシンクが必要です。 SSRは通常、取り付け面が金属タイプの場合、負荷が5Aまたは8A未満の場合、ヒートシンクなしで取り付けることができます。

サイジングと取り付けに対処したくない場合は、DIN レール マウント モデルを選択することもできます。 DIN レール マウント モデルは、DIN レールに直接スナップするため、すぐに配線して使用できます。より高度なタイプの SSR のいくつかは、カテゴリとデザインで利用できます。